Baricéntrico Tiempo Dinámico ( TDB , de la francesa Temps Dynamique Barycentrique ) es un relativista coordinar el tiempo de escala, destinados al uso astronómico como un estándar de tiempo para tener en cuenta la dilatación del tiempo [1] en el cálculo de las órbitas y efemérides astronómicas de planetas , asteroides , cometas y naves espaciales interplanetarias en el Sistema Solar . TDB se define ahora (desde 2006) como una escala lineal del tiempo de coordenadas baricéntrico(TCB). Una característica que distingue TDB de TCB es que TDB, cuando se observa desde la superficie terrestre, tiene una diferencia de tiempo Terrestre (TT) que es casi tan pequeño como se puede prácticamente dispuesto con definición consistente: las diferencias son principalmente periódica, [2] y en general se mantendrá en menos de 2 milisegundos durante varios milenios. [3]
TDB se aplica al marco de referencia baricéntrico del Sistema Solar y se definió por primera vez en 1976 como un sucesor del antiguo estándar (no relativista) de tiempo de efemérides (adoptado por la IAU en 1952 y reemplazado en 1976). En 2006, después de una historia de múltiples definiciones de escala de tiempo y desaprobación desde la década de 1970, [4] la IAU aprobó una redefinición de TDB. La redefinición de TDB de la IAU de 2006 como un estándar internacional reconoció expresamente que el argumento de tiempo de efemérides de JPL establecido desde hace mucho tiempo T eph , tal como se implementó en JPL Development Ephemeris DE405 , "es para propósitos prácticos lo mismo que TDB definido en esta Resolución" [5] ( En 2006, las efemérides DE405 ya se habían utilizado durante algunos años como base oficial para las efemérides planetarias y lunares en el Almanaque Astronómico ; fue la base de las ediciones de 2003 a 2014; en la edición de 2015 es reemplazada por DE430) . [6]
Definición
La resolución 3 de la IAU de 2006 [7] define TDB como una transformación lineal de TCB . TCB diverge tanto de TDB como de TT. TCB progresa más rápido a una tasa diferencial de aproximadamente 0,5 segundos / año, mientras que TDB y TT permanecen cerca. [8] A principios de 2011, la diferencia entre TDB y TCB es de aproximadamente 16,6 segundos.
- TDB = TCB - L B × (JD TCB - T 0 ) × 86400 + TDB 0
donde L B = 1.550519768 × 10 −8 , TDB 0 = −6.55 × 10 −5 s, T 0 = 2443144.5003725, y JD TCB es la fecha juliana de TCB (es decir, una cantidad que era igual a T 0 el 1 de enero de 1977 00:00:00 TAI en el geocentro y que aumenta en uno cada 86400 segundos de TCB).
Historia
Desde el siglo XVII hasta finales del siglo XIX, las efemérides planetarias se calcularon utilizando escalas de tiempo basadas en la rotación de la Tierra: generalmente el tiempo solar medio de uno de los principales observatorios, como París o Greenwich. Después de 1884, la hora solar media en Greenwich se convirtió en un estándar, más tarde llamado Universal Time (UT). Pero a finales del siglo XIX y principios del XX, con la creciente precisión de las mediciones astronómicas, comenzó a sospecharse, y finalmente se estableció, que la rotación de la Tierra (es decir, la duración del día) mostraba irregularidades en escalas de tiempo cortas. y se estaba desacelerando en escalas de tiempo más largas. En consecuencia, el tiempo de efemérides se desarrolló como un estándar que estaba libre de las irregularidades de la rotación de la Tierra, al definir el tiempo "como la variable independiente de las ecuaciones de la mecánica celeste", y al principio se midió astronómicamente, basándose en las teorías gravitacionales existentes de los movimientos de la Tierra sobre el Sol y de la Luna sobre la Tierra.
Después de que se inventó el reloj atómico de cesio , estos relojes se utilizaron cada vez más desde finales de la década de 1950 como realizaciones secundarias del tiempo de efemérides (ET) . Estas realizaciones secundarias mejoraron el estándar ET original por la uniformidad mejorada de los relojes atómicos y (por ejemplo, a fines de la década de 1960) se utilizaron para proporcionar un tiempo estándar para los cálculos de efemérides planetarias y en astrodinámica.
Pero ET, en principio, todavía no tenía en cuenta la teoría de la relatividad. El tamaño de la parte periódica de las variaciones debidas a la dilatación del tiempo entre los relojes atómicos terrestres y el tiempo de coordenadas del marco de referencia baricéntrico del Sistema Solar se había estimado en menos de 2 milisegundos, [2] pero a pesar de este pequeño tamaño, A principios de la década de 1970, se consideró cada vez más que los estándares de tiempo debían ser adecuados para aplicaciones en las que las diferencias debidas a la dilatación del tiempo relativista ya no podían descuidarse.
En 1976, se definieron dos nuevas escalas de tiempo [9] para reemplazar ET (en las efemérides de 1984 y posteriores) para tener en cuenta la relatividad. El sucesor directo de ET para medir el tiempo sobre una base geocéntrica fue Terrestrial Dynamical Time (TDT). La nueva escala de tiempo para reemplazar la ET para las efemérides planetarias sería el Tiempo Dinámico Baricéntrico (TDB). TDB debía marcar de manera uniforme en un marco de referencia que conviviera con el baricentro del Sistema Solar. (Al igual que con cualquier tiempo de coordenadas , un reloj correspondiente, para coincidir en velocidad, necesitaría no solo estar en reposo en ese marco de referencia, sino también (una condición hipotética inalcanzable) estar ubicado fuera de todos los pozos de gravedad relevantes ). Además, TDB debía tener (según lo observado / evaluado en la superficie de la Tierra), en el promedio a largo plazo, la misma tasa que TDT (ahora TT ). TDT y TDB se definieron en una serie de resoluciones en la misma reunión de 1976 de la Unión Astronómica Internacional .
Finalmente se descubrió que TDB no estaba bien definido porque no iba acompañado de una métrica relativista general y porque no se había especificado la relación exacta entre TDB y TDT. (También fue criticado más tarde por no ser físicamente posible de acuerdo exactamente con su definición original: entre otras cosas, la definición de 1976 excluyó una pequeña compensación necesaria para la época inicial de 1977). [10] Después de que se apreciaron las dificultades, en 1991 el IAU refinó las definiciones oficiales de escalas de tiempo mediante la creación de nuevas escalas de tiempo adicionales: tiempo coordinado baricéntrico (TCB) y tiempo coordinado geocéntrico (TCG). TCB fue pensado como un reemplazo de TDB, y TCG fue su equivalente para su uso en el espacio cercano a la Tierra. TDT también pasó a llamarse Terrestrial Time (TT), debido a las dudas que surgieron sobre la idoneidad de la palabra "dinámico" a ese respecto.
En 2006, TDB fue redefinido por la resolución 3 de IAU 2006; el "nuevo" TDB fue expresamente reconocido como equivalente a efectos prácticos al argumento de tiempo de efemérides del JPL T eph ; la diferencia entre TDB según el estándar de 2006 y TT (ambos observados desde la superficie de la Tierra), permanece por debajo de 2 ms durante varios milenios alrededor de la época actual. [11]
Uso de TDB
TDB es un sucesor de Ephemeris Time (ET), en el sentido de que ET puede verse (dentro de los límites de la menor exactitud y precisión alcanzable en su tiempo) como una aproximación a TDB así como a Terrestrial Time (TT) (ver Efemérides tiempo § Implementaciones ). TDB en la forma de una escala de tiempo muy análoga, y prácticamente equivalente, T eph sigue utilizándose para las importantes efemérides planetarias y lunares DE405 del Laboratorio de Propulsión a Chorro .
Se han presentado argumentos para el uso práctico continuo de TDB en lugar de TCB basándose en el tamaño muy pequeño de la diferencia entre TDB y TT, que no excede los 0,002 segundos, lo que puede pasarse por alto en muchas aplicaciones. Se ha argumentado que la pequeñez de esta diferencia reduce el riesgo de daño si TDB se confunde alguna vez con TT, en comparación con el posible daño de confundir TCB y TT, que tienen una deriva lineal relativa de aproximadamente 0,5 segundos por año, [ 12] (la diferencia era cercana a cero a principios de 1977, y en 2009 ya era de más de un cuarto de minuto y estaba aumentando). [8]
Referencias
- ^ Explicaciones dadas con (a) las resoluciones de la IAU 1991 , en virtud de la Resolución A.4, en 'Notas para la recomendación III', y la resolución 3 de la IAU 2006 , y sus notas al pie; y (b) explicaciones y referencias citadas en " Dilatación del tiempo - debido a la gravitación y el movimiento juntos ".
- ^ a b Las diferencias periódicas, debido a efectos relativistas, entre una escala de tiempo de coordenadas aplicable al baricentro del Sistema Solar y el tiempo medido en la superficie de la Tierra, se estimaron por primera vez y se explican en: GM Clemence & V Szebehely, "Variación anual de un reloj atómico " , Astronomical Journal, Vol.72 (1967), p.1324-6.
- ^ Resolución 3 de IAU 2006 , ver Recomendación y notas a pie de página, nota 3.
- ↑ (a) PK Seidelmann & T Fukushima (1992), "¿Por qué nuevas escalas de tiempo?" , Astronomy & Astrophysics vol.265 (1992), páginas 833-838: y (b) la resolución IAU (1991) A.4 (recomendación V), que recomendaba limitar el uso de TDB (previamente definido 1976-79) a los casos " cuando se considere indeseable la discontinuidad con el trabajo anterior ".
- ^ Resolución 3 de IAU 2006 , ver notas al pie, nota 4.
- ^ Ver Observatorio Naval de Estados Unidos (Portal de Oceanografía Naval), "Historia del Almanaque Astronómico" (consultado en octubre de 2015); también, para detalles de DE405: - EM Standish (1998), JPL Planetary and Lunar Ephemerides, DE405 / LE405 , Jet Propulsion Laboratory Interoffice Memorandum 312F-98-48, 26 de agosto de 1998; Además, el Almanaque Astronómico para 2015 comienza a utilizar la versión más reciente de efemérides del JPL DE430, que ahora se basa expresamente en TDB, consulte la sección L, especialmente la página L-4 Almanaque astronómico para 2015, página L-4 (consultado en octubre de 2015).
- ^ Resolución 3 de IAU 2006
- ^ a b Fig. 1 en p.835, un gráfico que ofrece una descripción general de las diferencias de velocidad y compensaciones entre varias escalas de tiempo estándar , presentes y pasadas, definidas por la IAU: para una descripción, consulte PK Seidelmann & T Fukushima (1992), " ¿Por qué nuevas escalas de tiempo? " , Astronomy & Astrophysics vol. 265 (1992), páginas 833-838.
- ^ Fueron definidos en sustancia en 1976, pero recibieron sus nombres en 1979.
- ^ EM Standish (1998), "Escalas de tiempo en las efemérides del JPL y CfA" , Astronomía y astrofísica , v.336 (1998), p.381-384.
- ^ Resolución 3 de la IAU 2006 , véanse especialmente las notas al pie 3 y 4.
- ^ SA Klioner (2008), "Escala relativista de cantidades astronómicas y el sistema de unidades astronómicas", Astronomy and Astrophysics , vol.478 (2008), pp.951-958, en la página 953.
enlaces externos
- Circular 179 del Observatorio Naval de los Estados Unidos: Explicación e implementación de las resoluciones de la IAU sobre sistemas de referencia astronómica, escalas de tiempo y modelos de rotación de la Tierra